能譜CT成像技術在肺部良惡性腫瘤中的診斷價值

封婷，木合拜提·買合蘇提，洪悅，楊文，肖虎

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能譜CT成像技術在肺部良惡性腫瘤中的診斷價值

封婷，木合拜提·買合蘇提，洪悅，楊文，肖虎

目的 探討能譜CT成像技術在肺部良惡性腫瘤中的診斷價值。方法 收集能譜CT雙期掃描且經病理證實的肺部占位患者40例，其中惡性20例(鱗癌10例，腺癌7例，其他3例)，良性20例，通過能譜分析軟件，獲取動脈期、靜脈期占位灶感興趣區的碘濃度、水濃度及40～140keV(以10keV為間隔)各能量水平CT值(HU)，并計算動脈期、靜脈期其不同能量水平下的能譜曲線斜率。結果 動脈期及靜脈期良惡性腫瘤之間在不同keV(40、60、80、100、120、140keV)對應的CT值及碘濃度能譜曲線斜率差異均具有統計學意義(P<0.01)，而動脈期及靜脈期良惡性腫瘤之間的水濃度差異無統計學意義(t=1.679、1.808，P>0.05)。動脈期鱗癌與腺癌在不同keV下對應的CT值差異及碘值差異均具有統計學意義(P<0.05)，靜脈期肺鱗癌與腺癌不同keV下對應的CT值差異及碘濃度差異無統計學意義(P>0.05)，動脈期及靜脈期鱗癌與腺癌的水濃度及能譜曲線斜率差異亦無統計學意義(P>0.05)。結論CT能譜成像聯合多參數定量分析，在肺部良惡性腫瘤的診斷及鑒別診斷中具有一定的臨床價值。

肺部腫瘤；能譜CT成像技術；診斷

【DOI】 10.3969 /j.issn.1671-6450.2015.03.017

21世紀是醫學領域中各項技術快速發展的時代，寶石能譜CT的問世突破了傳統CT的單參數成像技術，為臨床提供了多參數的定量分析模式[1～3]，同時，隨著環境污染的加重，肺部疾病已呈現多樣化趨勢，且部分肺部腫瘤性病變在影像學上的表現特征較為相似[4]。因此，如何在影像學上對肺部占位性病變作出更加準確的診斷是目前臨床面臨的難題。本研究旨在初步探討能譜CT成像技術在肺部良惡性腫瘤中的診斷價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 收集我院2013年6月—2014年3月行胸部雙期CT能譜掃描且經病理證實的肺部腫瘤患者的影像學資料，所有患者均簽署知情同意書，有明確的病理結果，確認無甲狀腺功能亢進、碘造影劑過敏史、肝腎功能障礙等。共納入40例，男28例，女12例，中位年齡52(33～85)歲；其中惡性占位20例(鱗癌10例，腺癌7例，小細胞肺癌及鱗腺癌3例)，良性占位20例(包括炎性反應、結核及囊腫等)。

1.2 掃描方法 采用美國GE公司的寶石能譜CT機(Discovery CT750 HD，GE Healthcare Milwaukee，USA)，所有患者均在能譜掃描模式(gemstone spectral imaging，GSI)下行動脈期及靜脈期雙期增強掃描，掃描范圍為肺尖至膈肌水平，包括整個肺部占位灶。采用對比劑為碘海醇(300 mg I/ml)，以1.2～1.5 mg/kg的劑量經高壓注射器注入肘靜脈，注射流率為3.0～3.5 ml/s。掃描條件為：自動毫安，管電壓40～140 kVp瞬時切換，球管轉速0.5 s/r，螺距1.375∶1，掃描間隔及層厚均為5 mm，分別于對比劑注入30 s、45 s行動脈期及靜脈期掃描。

1.3 圖像后處理及數據測量 采用標準單能量重建算法，將動脈期及靜脈期原始數據重建成層厚1.25 mm，層間距1.25 mm的圖像并傳至后處理ADW4.6工作站上，用能譜圖像分析軟件(GSI Viewer軟件)進行圖像后處理和數據的測量及提取。能譜分析選擇病灶最大層面，將合適大小的圓形或橢圓形的感興趣區(the region of interest， ROI)放置于病灶中央，ROI盡可能包繞病灶，避開空洞、鈣化及血管等，測量動脈期、靜脈期ROI的碘濃度、水濃度及40～140 keV(以10 keV為間隔)各能量水平CT值(HU)，如圖1、2(見封3)；并計算動脈期、靜脈期其不同能量水平下的能譜曲線斜率[5]：CT(40 keV)-CT(100 keV)/(40～100 keV)，同時保證同一病灶雙期的ROI放置層面、位置及大小一致。

2 結 果

2.1 肺部良性腫瘤與惡性腫瘤不同keV下的CT值比較 動脈期及靜脈期良惡性腫瘤在不同keV對應的CT值比較差異均有統計學意義(P<0.01),見表1、2。動脈期及靜脈期良惡性腫瘤的碘值及能譜曲線斜率比較差異均有統計學意義(P<0.01)，動脈期及靜脈期良惡性腫瘤的水濃度差異無統計學意義(P>0.05)。見表3。

2.2 肺鱗癌與腺癌的比較 將惡性占位中的鱗癌10例與腺癌7例患者進行比較分析，結果顯示，動脈期肺鱗癌與肺腺癌在不同keV下對應的CT值差異及碘濃度比較差異均具有統計學意義(P<0.05)，見表4，5。肺鱗癌與肺腺癌在靜脈期不同單能量下對應的CT值差異及碘濃度無統計學意義(P>0.05)，動脈期及靜脈期2組的水濃度及能譜曲線斜率差異亦無明顯統計學意義(P>0.05),見表5、6。

表1 動脈期良惡性腫瘤在不同keV下的CT值對比

表2 靜脈期良惡性腫瘤在不同keV下的CT值對比

表3 動靜脈期良惡性腫瘤的碘濃度、水濃度及能譜曲線斜率對比

表4 動脈期鱗癌與腺癌在不同keV下的CT值對比

表5 動靜脈期鱗癌與腺癌之間的碘濃度、水濃度及能譜曲線斜率對比

表6 靜脈期鱗癌與腺癌在不同keV下的CT值對比

3 討 論

肺癌的診斷和分期首選影像學檢查方法為CT檢查，傳統的螺旋CT對肺部疾病的診斷通常局限于病變的大小、形態、密度等形態學描述[5，6]，缺乏特異性定量參數, 傳統CT采用的混合能量所產生的衰減效應又會減低組織的分辨率[7]。CT能譜成像技術是近年來興起的一項新技術，其以瞬時切換技術為基礎，從而生成40～140keV的連續不斷的101個單能量圖像[8]，突破了傳統CT單參數成像的局限性診斷模式，為臨床提供更多的定量指標及分析工具[1～3]。能譜成像有四大工具：單能量圖像、物質分離與定量、能譜曲線及有效原子序數。單能量圖像可以提高圖像的信噪比及圖像的對比噪聲比，有利于病灶的顯示[9～12]。有研究表明[13]，可以利用物質分離技術得到不同基物質的圖像，并對基物質濃度值進行定量測量。由于碘是CT增強對比劑中的主要成分，所以物質分離通常采用碘—水作為基物質，其可以自動生成碘基圖及水基圖，通過物質分離與定量工具可以在碘基及水基物質圖上準確地測量碘含量及水濃度，并直觀定量分析組織器官的攝碘情況，從而反映病灶的血流動力學狀況。能譜曲線是物質的CT值隨X線能量的變化而形成的曲線，其可以反映此物質的能量衰減特征，不同的化學構成組織具有不同的能譜曲線[14，15]，并可用能譜曲線的斜率來評估能譜衰減曲線的差異。

在本研究中，通過統計分析得出動脈期及靜脈期良惡性腫瘤在不同keV對應的CT值差異、碘濃度及能譜曲線斜率差異均有統計學意義(P<0.05)，而動脈期及靜脈期2組的水濃度差異無統計學意義(P>0.05)。動脈期及靜脈期惡性組碘濃度、能譜曲線斜率及不同keV下對應的CT值均大于良性組，隨著X線能量的減低，CT值的差異也越大。影響病灶強化的最重要因素是其血供特點，包括宿主血管、微血管密度及造影劑在其內的彌散情況。惡性組的碘濃度越高，說明惡性占位的血供越豐富，這與惡性腫瘤細胞能夠釋放腫瘤血管生成因子(TAF)，促進細胞增生及刺激毛細血管生長有關，也是鑒別肺良惡性腫瘤的病理學基礎。多數學者認為肺癌由支氣管動脈供血，肺動脈不參與供血，腫瘤細胞侵入局部毛細血管，沿血管壁生長浸潤，破壞基底膜，增加其通透性，這有利于大分子的碘對比劑進入到瘤體，加大了增強幅度，同時自腫瘤向外引流的淋巴管減少，以致延長對比劑在瘤體內的滯留時間；除部分炎性假瘤及活動性結節由肺動脈及支氣管動脈雙重供血，血供較豐富與惡性占位存在一定的交叉，其經淋巴管回流較快外，余大部分良性腫瘤則主要為乏血供，缺乏血管，進而通過血管滲入到腫瘤中的造影劑也少，故其強化幅度低，能譜曲線斜率亦較低，在能譜曲線上表現為低平，惡性占位的能譜曲線走形較良性占位陡直。肺部病變逐漸復雜化，部分良性病變與惡性病變的影像學表現類似，基于惡性占位與大部分良性占位的血供有著顯著差別，就可以通過測定病灶不同keV下的CT值及碘濃度，得出其能譜曲線走形趨勢及能譜曲線斜率，作為鑒別良惡性占位較為可靠的依據。

在肺部惡性腫瘤中，不同病理組織類型的肺癌在物質組成上是存在微小差異的，其治療方案及預后也有很大的差異,而臨床上最常見的病理組織類型即鱗癌和腺癌。所以本研究在鑒別肺部良惡性占位的基礎上進一步對惡性占位中的鱗癌和腺癌進行分析比較，得出動脈期鱗癌與腺癌在不同keV下對應的CT值差異及碘濃度差異均具有統計學意義，且鱗癌的CT值及碘值高于腺癌。鱗癌來源于大氣道上皮細胞，多為中央型，主要以增生性改變為主，有角化傾向，結構較致密，強化幅度較高；腺癌多來源于小支氣管上皮細胞，多為周圍型，主要由腺體結構組成，結構較疏松，強化幅度較低，動脈期鱗癌強化幅度高于腺癌，說明了鱗癌的血供較腺癌豐富。可以通過測量動脈期病灶碘值及不同keV下的CT值，為鱗癌和腺癌的鑒別提供一定的參考價值。動靜脈期鱗癌與腺癌的能譜曲線斜率無明顯統計學差異，鱗癌與腺癌的能譜曲線走形趨勢基本一致，這可能與所選同種病理類型的病灶的分化程度及臨床分期的不一致有關，有研究指出不同分化程度和不同臨床分期的同種病理類型的組織成分不完全一樣，其還有待進一步深入的研究證實[16]。

本研究存在一定的局限性，首先是病例數較少，未進行大樣本研究;其次未對惡性占位中的不同分化程度及不同臨床分期的病變進行分開研究，這些不足需要在以后的進一步研究中逐漸改善。能譜技術作為一種新技術，能夠最大限度地全面反映病變的特點，在診斷肺部占位中具有很大潛力，可以為肺內良惡性腫瘤的診斷及鑒別診斷提供一定的臨床價值。

1WangL,LiuB,WuXW,etal.CorrelationbetweenCTattenuationvalueandIodineconcentrationinvitro:Discrepancybetweengemstonespectralimagingonsingle-sourcedual-energyCTandtraditionalpolychromaticX-rayimaging[J].JMedImagingRadiatOncol,2012,56(4):379-383.

2LvPJ,LinXZ,GaoJB,etal.SpectralCT:preliminarystudiesinthelivercirrhosis[J].KoreanJournalofRadiology,2012,13(4):434-442.

3ShikhalievPM,FritzSG.PhotoncountingspectralCTversusconventionalCT:comparativeevaluationforbreastimagingapplication[J].PhysMedBiol,2011,56(7):1905-1930.

4 李勃寧,陳天福,張志誠.肺炎性腫塊的診斷探討[J].海南醫學,2008,19(10):126-127.

5 張文,于長海,李英杰,等.肺癌CT值與腫瘤分化程度、病理類型及淋巴結轉移相關性的臨床研究[J].臨床肺科雜志,2011,16(10):1554-1555.

6SeemannMD,StaeblerA,BeinertT,etal.UsefulnessofmorphologicalcharacteristicsforthedifferentiationofbenignfrommalignantsolitarypulmonarylesionsusingHRCT[J].EurRadiol,1999,9(3):409-417.

7 林曉珠,沈云,陳克敏.CT能譜成像的基本原理與臨床應用研究進展[J].中華放射學雜志,2011,45(8):798-800.

8 李小虎,劉斌,余永強,等.能譜CT的原理與臨床應用價值[J].中國醫療器械信息,2011,17(10):1-5.

9LiM,ZhengXP,LiJY,etal.Dual-Energycomputedtomographyimagingofthyroidnodulespecimenscomparisonwithpathologicfindings[J].InvestRadiol,2012,47(1):58-64.

10JohnsonTR,KraussB,SedlmairM,etal.MaterialdifferentiationbydualenergyCT:initialexperience[J].EurRadiol,2007,17(6):1510-1517.

11WangR,YuW,WuR,etal.Improvedimagequalityindual-energyabdominalCT:comparisonofiterativeReconstructioninimagespaceandfilteredbackprojectionReconstruction[J].AJRAmJRoentgenol,2012,199(2):402-406.

12LinXZ,MiaoF,LiJY,etal.High-DefinitionCTgemstonespectralimagingofthebrain:initialresultsofselectingoptimalmonochromaticimageforBeam-Hardeningartifactsandimagenoisereduction[J].JComputAssistTomogr,2011,35(2):294-297.

13 王樂，劉斌，汪潔，等.能譜CT對碘含量測定準確性的實驗研究[J].放射學實踐，2012,27(3):264-267.

14 李明英,張成琪,鄧凱.CT能譜成像對肺內良惡性腫塊診斷的初步研究[J].中華放射學雜志,2013,47(5):410-413.

15 鄧凱,張成琪,李偉，等.寶石能譜CT的特點及臨床應用價值[J].中國醫藥導報，2011,8(25):16-17.

16 李明煥,于金明,劉寧波,等.肺腺癌和鱗癌FDG攝取與臨床分期關系研究[J].中國腫瘤臨床,2008,35(9):485-487.

Diagnostic value of spectral CT in benign and malignant lung tumors

FENGTing,MUHEBAITI·Maihesuti,HONGYue,YANGWen,XIAOHu.

DepartmentofCT,ImagingCenter,theFirstAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830054,ChinaCorrespondingauthor:MUHEBAITI·Maihesuti,E-mail:mhbtm62@sina.com.cn

Objective To investigate the diagnostic value of the energy spectrum of CT imaging in benign and malignant lung tumor.Methods Collected 40 patients with pulmonary occupied lesions who underwent the energy spectrum CT dual phase scanning, including 20 cases of malignant (10 cases of squamous cell carcinoma, 7 cases of adenocarcinoma and 3 cases of others), and 20 cases of benign lesions, through the spectrum analysis software, acquired the iodine concentration of the focal region of interest at arterial phase, venous phase, water concentration and 40-140 keV (at 10 keV intervals) energy levels of the CT value (HU), and calculated the spectrum curve slope in arterial phase, venous phase under the different energy levels.Results There were statistically significant difference of CT value and the concentration of iodine spectrum curve slope at different keV (40, 60, 80, 100, 120, 140 keV) between the arterial phase and portal venous phase of benign and malignant tumors (P<0.01),butnosignificantdifferencesofwaterconcentrationatthearterialphaseandvenousphasebetweenbenignandmalignanttumors(t=1.679,t=1.808,P>0.05).TherewerestatisticallysignificantdifferencesofCTvalueunderdifferentkeVandiodinevalueatarterialphasebetweensquamouscellcarcinomaandadenocarcinoma(P<0.05),andtherewerenostatisticalsignificancedifferencesofCTvalueunderdifferentkeVandiodineconcentrationatthevenousphasebetweenpulmonarysquamouscarcinomaandadenocarcinoma(P>0.05),therewerenostatisticallysignificantdifferencesofwaterconcentrationandenergyspectrumcurveslopeatarterialandintravenouspulsebetweensquamouscellcarcinomaandadenocarcinoma(P>0.05).Conclusion It showed that the CT spectral imaging combined with multi parameter quantitative analysis has some clinical value in diagnosis and differential diagnosis of benign and malignant lung tumor.

Lung neoplasms; Spectral CT imaging technology;Diagnosis

830054 烏魯木齊，新疆醫科大學第一附屬醫院影像中心CT室

木合拜提·買合蘇提，E-mail:mhbtm62@sina.com.cn

2014-11-14)